Segmentierte W erkzeugtemperierung

system integrat
Effektiv und punktgenau temperieren.
Produktivität deutlich steigern.
Segmentierte Werkzeugtemperierung

Werkzeugtemperierung = Prozessqualität
Die Temperierung und Kühlung hat
einen entscheidenden Einfluss auf die
Qualität von Formteilen und die Wirtschaftlichkeit
Kunststoff verarbeitender
Prozesse.
Wichtige Formteileigenschaften, wie
• die mechanische Festigkeit
• die Oberflächengüte
• die Maßhaltigkeit
• der Verzug
werden durch die Qualität der Werkzeugtemperierung
bestimmt.
Gleichzeitig ist sie durch den Einfluss
auf die erreichbare Kühlzeit ein maßgeblicher
Faktor für die Zykluszeit, und
somit für die Wirtschaftlichkeit des
Spritzgießprozesses.
Für die Bestimmung der erreichbaren
Kühlzeit ist jeweils die höchste am
Formteil vorliegende qualitäts- und prozessrelevante
Temperatur anzusetzen.
In der Praxis ist es leider so, dass
selten ein über das gesamte Formteil
gleichmäßig verteiltes Temperaturprofil
vorliegt. Die Ursache dafür liegt in der
Regel in der immer noch stark verbreiteten
herkömmlichen Vorgehensweise
bei der Auslegung und konstruktiven
Gestaltung eines Spritzgießwerkzeuges,
bei welcher thermodynamische Gesichtspunkte
eine untergeordnete Rolle
spielen. Das Resultat ist in den meisten
Fällen eine ungleichmäßige Temperaturverteilung
über das Werkzeug mit
Ausgangssituation: Hot-Spot 142°C
Lange Zykluszeit
Verzugsprobleme
Kühlen und Temperieren mit System
Kühlzeit 70%
den Folgen unzureichender Teilequalität
und unnötig langen Kühlzeiten.
Nur thermisch optimierte Spritzgießwerkzeuge
stellen die wirtschaftliche
und produktionsstabile Herstellung von
hochwertigen Spritzgießartikeln sicher.
Die dabei entscheidenden Zielgrößen
der thermischen Werkzeugauslegung
sind die genaue Einhaltung der angestrebten
Werkzeugtemperatur, die
gleichmäßige Verteilung der Werkzeug-
Maschinenzeiten 15%
Traverse – Anwendung: Haushalt – Rohstoff: PP TV20
Einspritzphase 5%
Nachdruckphase 10%
temperatur und die kürzest mögliche
Zykluszeit bei Erfüllung aller mechanischen,
dimensionalen und optischen
Anforderungen an das Formteil.
Komplexe Formteilgeometrien erfordern
dabei immer stärker unterschiedliche
Temperaturen in verschiedenen
Bereichen des Verbrauchers.
Daher gewinnt die segmentierte
Werkzeugtemperierung zunehmend
an Bedeutung.
Optimierung: Kerntemperatur 103°C
Kurze Zykluszeit
Deutliche Qualitätssteigerung

„Um die Ecke bohren” = Kosten senken
Um im internationalen Wettbewerb
eine technologisch führende Position
dauerhaft zu sichern, bedarf es hochentwickelter
Verfahren zur Herstellung
von Kunststoffartikeln. Eine entsprechende
Rolle dabei spielt das
wichtigste Glied in der Prozesskette –
das Spritzgießwerkzeug. Normale,
bohrtechnisch eingebrachte Temperierungen
sind heute kaum noch in
der Lage, diesen Anforderungen an
allen Werkzeugbereichen gerecht zu
werden. Das von der gwk angewandte
Verfahren, kavitätsnahe Temperierkanäle
in Werkzeugeinsätze einzubringen,
versetzt Sie wieder in die Lage,
den Anforderungen des Marktes an
Zykluszeit und Qualität zu begegnen.
Neben den modernen Produktionseinrichtungen
besitzen wir qualifizierte
Die Fertigung der Formeinsätze
mit kavitätsnah integrierten
Temperierkanälen in der
integrat 4D-Technologie,
erfolgt in einer eigenen
Fertigungshalle am Stammsitz
der gwk in Kierspe
Kühlen und Temperieren mit System
und spezialisierte Mitarbeiter in der
Fertigung und erfahrene, hochqualifizierte
Projektingenieure und Konstrukteure
aus der Spritzgießwerkzeug- und
Kunststofftechnik. Dieses Team entwickelt
und fertigt die Werkzeugeinsätze
mit kavitätsnaher Temperierung – immer
in engster Abstimmung mit Ihnen.
Der möglichst ideale Wärmeaustausch
im Spritzgießwerkzeug ist das erste
Kriterium, welches erfüllt werden
muss. Ein über die gesamte Formteiloberfläche
gleichmäßiges Temperaturprofil
wird angestrebt, um das optimale
Temperierergebnis zu erreichen. Die
Temperierkanäle müssen dieser Anforderung
entsprechend im Werkzeug angeordnet
werden. In der Praxis erweist
es sich aber häufig als schwierig, mit
der konventionellen Bohrtechnik die
Temperierkanäle so anzuordnen, wie
es aus thermischen Gründen notwendig
wäre. Eine sichere und bewährte
Methode zur Produktivitätssteigerung
ist die kavitätsnahe Anordnung der
Temperierkanäle mit dem gwk integrat
4D-System, einer innovativen, von der
traditionellen Bohrtechnik abweichenden
Technologie.
Die spezielle Fertigungsmethode lässt
es zu, quasi „um die Ecke“ zu bohren,
und durch Umfahren von Durchbrüchen,
Auswerferstiften und anderen
Einbauten eine durchschnittlich dreimal
so große Wärmeaustauschfläche
im Verhältnis zur konventionellen Bohrtechnik
in das Werkzeug einzubringen.
Eine steigende Anzahl namhafter Formenbauer
setzt diese produktivitätssteigernde
Technologie inzwischen serienmäßig
für die Herstellung von
Werkzeugen für Verpackungsartikel
und technische Formteile ein. Weltweit
sind bereits mehrere tausend Spritzgießwerkzeuge
mit kavitätsnah integrierter
Temperierung im Einsatz.

integrat 4 D-Technologie
Nach der erfolgten Zeichnungsabstimmung
werden die Einsätze als Rohlinge
mit der integrierten, kavitätsnahen
Temperierung angefertigt.
Der Werkzeugeinsatz wird dabei aus
mehreren einzelnen Ebenen aufgebaut.
In diese Ebenen werden die einzelnen
Temperierkanäle eingebracht,
wobei Durchbrüche, Schieberführungen,
Auswerfer und andere Einsatzdurchbrüche
umfahren werden. Nach
den mechanischen Arbeiten werden
die einzelnen Fügeebenen in einem
Hochtemperatur-Vakuumverfahren unlösbar
verbunden. Die Festigkeit der
Fügeebenen untereinander ist mit der
Festigkeit des Grundwerkstoffes gleichzusetzen.
Der Werkzeugbauer erhält einen Rohling
mit folgenden Eigenschaften:
• Umlaufendes, mit Ihnen vorher abgestimmtes
Aufmaß. Die Anbringung
der Fertigkontur und eventueller Passsitze
erstellt Ihr Formenbau mit den
in der Branche gängigen Bearbeitungsverfahren.
Optimierung für ein Automobil-Leuchtengehäuse aus PEI
Ergebnis: Einsparung von ca. 2.100 Produktionsstunden p.a.
• Die Temperierung und alle Gewinde,
Durchbrüche und Bohrungen sind
bereits eingebracht.
• Die Auslieferung erfolgt gehärtet und
angelassen, nach intensiver QS-Prüfung.
Diese beinhaltet die Härteprüfung,
den Dichtigkeitstest, die Durchflussmengenbestimmung
und die
Ultraschallprüfung der Fügeebenen.
• Auf Wunsch erhalten die Oberflächen
der Temperierkanäle eine Spezialbeschichtung,
die Oberflächenkorrosion
verhindert.
Die Ergebnisse:
• Wir reduzieren die Kühlzeiten durchschnittlich
um 30% im Vergleich zu
konventionellen Temperierungen.
• Wir steigern die Formteilqualität durch
ein homogenes Temperaturprofil.
• Wir reduzieren die Ausschussquote.
Ihre Vorteile:
• Deutliche Einsparung wertvoller Produktionszeit.
• Drastische Senkung der Stückkosten.
• Steigerung Ihrer Wettbewerbsfähigkeit.
Ein Beispiel aus der Praxis:
Ein Spritzgießer von Großteilen erhält
die Anfrage, an Stelle von 400.000 Teilen
pro Jahr zukünftig 520.000 Teile zu
liefern. Die bestehende Maschine ist
jedoch bereits voll ausgelastet, und andere
vorhandene Maschinen sind auf
Grund ihrer technischen Spezifikation
nicht geeignet. Die Investition in eine
weitere 27.000-kN-Spritzgießmaschine
mit Peripherie für ca. 1,2 Mio. EUR und
ein Zweitwerkzeug im Wert von ca.
550.000 EUR lohnt sich bei 30% Auslastung
nicht. Die in Auftrag gegebene
thermische Werkzeuganalyse ergibt ein
Einsparpotenzial von mindestens 35%
durch Optimierung der Temperierung
im Spritzgießwerkzeug. Die vergleichsweise
geringen Kosten für die Realisierung
ermöglichen die Produktion der
zusätzlichen Teile auf der vorhandenen
Maschine zu äußerst lukrativen Bedingungen.

Die Praxis
Produktivitätssteigerung durch konturfolgende Werkzeugtemperierung – Praxisbeispiele:
Typische Aufgabenstellung bei Optimierungsprojekten:
• Minderung des Verzugs • Senkung der Kühlzeit • Verbesserung der Oberflächenqualität • Ausschussreduzierung
Beispiel 1:
Rasierergehäuse aus POM
Ursprüngliche Situation: Kühlzeit 30 Sekunden, konventionelle Temperierung
Ergebnis: Kühlzeit 16 Sekunden durch kavitätsnahe integrat 4D-Temperierung
Rasierergehäuse Konventionelle Temperierung Kavitätsnahe Temperierung
Beispiel 2: Getriebegehäuse aus PA6 GF30
Wärmeaustauschfläche in der
Düsenseite:
Bei konventioneller
Temperierung: 6.847 mm 2
Bei integrat 4D-
Temperierung: 19.016 mm 2
Beispiel 3:
Kohlenbürstenführung aus PA6.6 GF35,
hergestellt im MuCell-Verfahren mit integrat 4D
Ergebnis: Zykluszeitersparnis: ca. 26%
Exakt reproduzierbare, verzugsfreie Teilequalität
Wärmeaustauschfläche in der
Auswerferseite:
Bei konventioneller
Temperierung: 6.253 mm 2
Bei integrat 4D-
Temperierung: 18.972 mm 2
Formeinsatz DS
Schieber links:
Separat steuerbarerTemperierkreislauf
Kosten-Nutzen-Analyse:
Mehrkosten: 1.620 €
Einsparung: 9.500 € p.a.
Amortisationszeit: 2 Monate
Temperierbare Vorkammerbuchse:
Separater Temperierkreislauf für die Heißkanaldüsen zur
Steuerung des Anschnittbereiches (Friktionswärme).
Schieber rechts:
Separat steuerbarerTemperierkreislauf
Formeinsatz AS/DS:
Zwei separate Temperierkreisläufe je Formeinsatz = Kavitätsnahe
Steuerung der Werkzeugwandtemperatur. Einbringung
der größtmöglichen Wärmeaustauschfläche.
www.gwk.com

Kühlen und Temperieren mit System
Produktivität erhöhen
Der Bereich der Kühlung und Temperierung beinhaltet
in vielen Industriebereichen ein großes Potenzial zur
Erhöhung der Produktivität und damit zur Senkung
der Kosten.
Produktionskosten
gwk integrat 4D
Optimale Produktqualität durch
homogene Temperaturverteilung
mit kavitätsnah temperierten
Werkzeugeinsätzen.
gwk System integrat
Erhöhung der Produktivität
durch gezielt segmentierte,
direkte Steuerung der Werkzeugtemperierung.
gwk teco cs
Die universelle Lösung für
einfache Anwendungen im
Temperaturbereich bis 160°C.
Mit sinnvollen Optionen für die
lückenlose Prozessüberwachung.
gwk teco wi/wd
Effektive Temperierung von
Anwendungen mit hohen
Materialdurchsätzen. Ideal auch
für die Vorwärmung großer
Spritzgießwerkzeuge.
gwk teco cw
Wirtschaftlichste Wärmeableitung
aus sehr kalt zu
fahrenden Verbrauchern
durch patentierte
Kaltwassertemperierung.
Kostenreduktion
Viele Faktoren tragen zur Produktivitätssteigerung bei:
• Reduktion der Kühlzeit, dadurch Einsparung benötigter
Maschinenstunden
• Verbesserung der Produktqualität
• Erhöhung der Verfügbarkeit der Produktionseinrichtungen
• Senkung der Betriebskosten
• Reduktion der Wartungskosten
Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH · D-58566 Kierspe · Friedrich-Ebert-Straße 306-314
Tel. +49/(0)2359/665-0 · Fax +49/(0)2359/665-156 · www.gwk.com · info@gwk.com
gwk hermeticool hybrid
Innovatives Anlagenkonzept
zur deutlichen Senkung der
Betriebs- und Wartungskosten
gegenüber herkömmlichen
Kühlsystemen.
gwk SKL / SKW
Zuverlässige, wirtschaftliche
Kaltwassererzeugung im unteren
Temperaturbereich auch unter
den härtesten Umgebungsbedingungen.
gwk moldclean
Steigerung der Produktivität
durch effektive, automatisch
gesteuerte Reinigung wärmeaustauschender
Flächen in
Kühl- und Temperierkreisläufen.
gwk active
Einstellung und Erhaltung
optimaler Leistungsparameter
durch immer sauberes Wasser
mit automatischer Wasseraufbereitungsanlage.
gwk Service
Senkung der Instandhaltungskosten
und Schonung firmeneigener
Ressourcen durch
professionelle Ausführung aller
Installations- und Wartungsarbeiten
inkl. der Kühlwasserpflege.
PTG70.1005-D / Technische Änderungen vorbehalten.